1 Bachillerato Internacional NM (Mila Madiedo)QUÍMICA ORGÁNICA Bachillerato Internacional NM (Mila Madiedo)

2 ÍNDICE ISOMERÍA HIDROCARBUROS ALCANOS ALQUENOS POLÍMEROS SINTÉTICOSALCOHOLES HALOGENUROS DE ALQUILO GRUPOS FUNCIONALES BI RESUMEN PROPIEDADES FÍSICAS

3 ISOMERÍA Estructural o plana: difieren en el orden en que están enlazados los átomos en la molécula. Estereoisomería: difieren en la disposición tridimensional de sus átomos.

4 ISOMERÍA ESTRUCTURAL ESTEREOISOMERÍADe cadena: difieren en la colocación de algún átomo o grupo de átomos 1-buteno (CH3CH2CH=CH2) Metilpropeno ((CH3)2C=CH2) De posición: difieren en la posición del grupo funcional 1-propanol (CH3CH2CH2OH) 2-propanol (CH3CHOHCH3) De función: difieren en el grupo funcional Propanona (CH3COCH3) Propanal (CH3CH2CHO) Geométrica, cis-trans o Z-E, característica de compuestos con doble enlace. Cis-2-buteno Trans-2-buteno Óptica, que se da en moléculas con átomos de carbono asimétricos o quirales. Ácido 2-hidroxipropanoico (láctico)

5 HIDROCARBUROS Serie homóloga: conjunto de compuestos con la misma fórmula general. Sus propiedades químicas son similares y las propiedades físicas varían de forma gradual. En los hidrocarburos: ALCANOS ALQUENOS ALQUINOS AROMÁTICOS

6 ALCANOS Hidrocarburos saturados formados por carbono, hidrógeno y enlaces simples. Según la cadena puede ser: Alifáticos: de cadena lineal: CnH2n+2 Cicloalcanos: de cadena cíclica: CnH2n Los carbonos se clasifican en: Primarios: enlazados a un átomo de C Secundarios: enlazados a dos átomos de C Terciarios: enlazados a tres átomos de C Cuaternarios: enlazados a cuatro átomos de C

7 PROPIEDADES DE LOS ALCANOSPropiedades físicas: El punto de fusión y ebullición aumenta regularmente al aumentar el número de carbonos que forman la cadena. Malos conductores de la electricidad, sus moléculas son muy poco polares. Insolubles en agua, solubles en disolventes no polares.

8 PROPIEDADES DE LOS ALCANOSPresentan poca reactividad debido a que los enlaces de carbono son relativamente estables (parafinas). Dan reacciones de oxidación-reducción: Combustión: alcano + oxígeno = dióxido de carbono + agua Reacción con halógenos: reacciones de sustitución

9 REACCIÓN DE COMBUSTIÓNCuando se produce una combustión incompleta de los alcanos debido a la insuficiente cantidad de oxígeno, la reacción que tiene lugar es la siguiente: Alcano + oxígeno = C(s) + CO(g) + CO2(g) + H2O (l) Cuando la cantidad de oxígeno es suficiente la combustión completa produce dióxido de carbono y agua: 2C8H8(l) + 25 O2(g) = 16 CO2(g) + 18 H2O (l)

10 REACCIÓN DE HALOGENACIÓNEs una reacción de sustitución que tiene lugar en presencia de luz ultravioleta a través de radicales libres: UV CH4(g) + Cl2 (g) = CH3Cl(g) + HCl(g) El mecanismo de la reacción tiene varias etapas: Iniciación Cl-Cl(g) = 2Cl.(g) Propagación Cl.(g) + CH4(g) = CH3.(g) + HCl(g) CH3.(g) + Cl2(g) = CH3Cl(g) + Cl.(g) Terminación Cl.(g) + Cl.(g) = Cl2(g) Cl.(g) + CH3.(g) = CH3Cl(g) CH3.(g) + CH3.(g) = C2H6(g) Si hay suficiente cloro la reacción da lugar a todos los productos de halogenación, no sólo el monosustituido.

11 ALQUENOS Serie homóloga de fórmula general: CnH2nPropiedades físicas (similares a las de los alcanos) Bajos puntos de ebullición, los tres primeros alquenos son gases a temperatura ambiente. Los isómeros Z presentan mayor punto de ebullición que los E. No polares o muy poco polares. Insolubles en disolventes polares como el agua.

12 ALQUENOS Propiedades químicas: reactividad Reacción de combustiónCnH2n + (n + n/2) O2 (g) nCO2(g)+ nH2O(l) Cuando la cantidad de oxígeno es limitada arden con una llama más amarilla que los alcanos y se produce la combustión incompleta. Reacción de adición: (debida a la presencia del =) CH2= CH2 + X-Y CH2X-CH2Y (insaturado) (saturado)

13 ALQUENOS Reacciones de adición: CH3CH3 (alcano) HBr H2 Br2CH3CH2Br CH2=CH CH2BrCH2Br (halogenoalcano) (alqueno) (dihalógeno alcano) H2O(H2SO4,conc) CH2=CH2 CH2CH2OH (CH2-CH2)- (alcohol) (polímero de adición)

14 POLÍMEROS SINTÉTICOS Reacción de polimerización: combinación química de un cierto número de moléculas simples (monómeros) para formar una sola molécula de gran tamaño (polímero) Propiedades físicas y químicas: las propiedades físicas y químicas de los polímeros sintéticos son claramente diferentes de las propiedades de las moléculas de partida. En general, poseen elasticidad, cierta resistencia al ataque químico, buena resistencia mecánica, térmica y eléctrica y baja densidad.

15 Polímeros de condensaciónCLASIFICACIÓN: Según el tipo de reacción que da lugar a la polimerización Polímeros de adición Polímeros de condensación La fórmula empírica es la misma que la del monómero de partida. CH2=CHCl+… -(CH2-CHCl)-n Cloruro de vinilo PVC Es una polimerización por reacción en cadena en la que intervienen radicales libres. Son polímeros de este tipo: PVC, polietileno, poliestireno. Se forman mediante la combinación de las unidades de monómeros y eliminación de moléculas sencillas ente cada dos unidades. Se denomina polimerización por pasos, tiene lugar paso a paso en los extremos de la cadena. Son polímeros de este tipo: dacrón, baquelita, poliamidas.

16 POLÍMEROS SINTÉTICOS Según la naturaleza de los monómeros:Homopolímeros: un solo tipo de monómero; polipropileno, polietileno, PVC. Copolímeros: por unión de dos o más clases de monómeros; dacrón, resinas de fenolformaldehido. Según sus propiedades y utilización Elástomeros: gran elasticidad y resistencia a agentes químicos y calor. Se denominan cauchos sintéticos. Fibras: gran resistencia a la tracción, formación de arrugas, ligereza, poca absorción de humedad, etc. Nailón, dacrón, fibras acrílicas, etc. Plásticos: grupo heterogéneo de propiedades estructurales y físicas muy variadas. Los termoestables, baquelita, no pueden ablandarse ni moldearse mediante calentamiento. Los termoplásticos pueden hacerlo por acción del calor y envuelven a endurecerse al enfriarse. Son el PVC, poliestireno, etc.

17 ALCOHOLES Propiedades físicasLos de baja mas molecular son líquidos y emanan un olor característico. Al aumentar la masa molecular aumentan los puntos de fusión y ebullición y pueden llegar a ser sólidos. Son polares y, por tanto, solubles en agua. A medida que aumenta el tamaño de la molécula disminuye su polaridad.

18 ALCOHOLES Propiedades químicas: reactividad Reacción de combustiónC2H5OH(l) + 3O2 (g) = 2CO2 (g)+ 3H2O (l) ∆H0= kJmol-1 Los alcoholes pueden usarse como combustibles, pueden utilizarse como sustitutos de la gasolina o el gasóleo o mezclados con ellos (no producen mucha energía)

19 ALCOHOLES RCH2OH RCHO RCOOH Secundarios: H+/Cr2O72-Reacción de oxidación Oxidación del etanol H+/Cr2O H+/Cr2O72- CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH etanol etanal ácido etanoico Oxidación de alcoholes primarios, secundarios y terciarios: Primarios: H+/Cr2O H+/Cr2O72- RCH2OH RCHO RCOOH Secundarios: H+/Cr2O72- RCHOHR’ RCOR’ (cetonas) Terciarios: No dan esta reacción, se produciría una ruptura de la cadena

20 ALCOHOLES Reacción de esterificación:alcohol + ácido carboxílico ester + agua CH3CH2OH +CH3COOH CH3COOCH2CH3+ H2O Reacción de sustitución por un halógeno: CH3CH2CH2OH+ HBr CH3CH2CH2Br + H2O Reacción de eliminación: H2SO4(conc) CH3CHOHCH CH3CH=CH2 + H2O

21 HALOGENUROS DE ALQUILOPropiedades físicas Tienen puntos de ebullición más altos que los alcanos correspondientes debido a su mayor peso molecular. Para un mismo R el punto de ebullición aumenta con el peso atómico del halógeno. A pesar de sus polaridades son insolubles en agua.

22 HALOGENUROS DE ALQUILOPropiedades químicas: reactividad Sustitución nucleófila: (excepto los fluoruros de alquilo debido a la fortaleza del enlace C-F) R: X + :Z(reactivo nucleófilo) R:Z + :X-(grupo saliente) Reaccionan con un gran número de reactivos nucleófilos: tanto iones negativos como bases neutras con pares electrónicos no compartidos (NH3; H2O)

23 HALOGENUROS DE ALQUILOHalogenuros de alquilo primarios: La velocidad de reacción depende de la concentración tanto del halogenuro como del reactivo nucleófilo, es una reacción bimolecular (el paso determinante de la reacción contiene a ambos reactivos) Mecanismo SN2 (sustitución nucleófila bimolecular)

24 HALOGENUROS DE ALQUILOHalogenuros de alquilo terciarios La velocidad de reacción depende sólo de la concentración del halogenuro y no del reactivo nucleófilo, es decir, es una reacción unimolecular. El mecanismo propuesto es el siguiente: lento (CH3)3-C-Br (CH3)3-C+ + Br- paso determinante de la v de la reac rápido (CH3)3-C+ + OH (CH3)3-C-OH Mecanismo SN1 (sustitución nucleófila unimolecular)

25 HALOGENUROS DE ALQUILOSN2 frente a SN1 Los halogenuros de alquilo terciarios no reaccionan mediante SN2 debido a impedimentos estéricos. En el estado de transición propio del mecanismo SN2 se ven envueltos 5 grupos alrededor del átomo central, que en el caso del halogenuro terciario son relativamente voluminosos. R R [HO…..C……Br] [HO…..C….Br]- H H R’ R” halogenuro primario halogenuro terciario

26 HALOGENUROS DE ALQUILOLos halogenuros de alquilo primarios no reaccionan mediante SN1 debido a que la estabilidad del carbocatión formado en la etapa determinante de la velocidad de reacción decrece en el siguiente orden: primario

27 GRUPOS FUNCIONALES (BI NM)Alcoholes R-OH Halógenoalcanos R-X Aldehidos R-CHO Cetonas R-CO-R’ Ácidos carboxílicos R-COO-R’ Esteres R-COO-R’ Aminas R-NH2 Compuestos aromáticos

28 Propiedades físicas de los compuestos con diferentes grupos funcionalesFuerzas intermoleculares Puntos de ebullición Solubilidad en agua Alcanos Van der Waals Muy bajos No Halogenoalcanos Dipolo-Dipolo débil Bajos Aldehidos Dipolo-Dipolo Moderados Si Cetonas Alcoholes Puentes de hidrógeno Altos Ácido carboxílicos